1 范圍

      本標準規(guī)定了礦井通風網(wǎng)絡解算程序的適用范圍、術語和定義、基本功能、通風網(wǎng)絡數(shù)學模型、解算原則、解算精度與誤差分析。

      本標準適用于穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風網(wǎng)絡解算程序的編寫。

      本標準不適用于非穩(wěn)定狀態(tài)下礦井通風網(wǎng)絡解算程序的編寫。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

      GB/T 15663.8 煤礦科技術語 煤礦安全

      AQ 1028 煤礦井工開采通風技術條件

      MT 421 煤礦用主要通風機現(xiàn)場性能參數(shù)測定方法

      MT/T 635 礦井巷道通風摩擦阻力系數(shù)測定方法

      MT/T 440 礦井通風阻力測定方法

3 術語及定義

      除GB/T 15663.8的術語和定義適用于本標準外，補充以下術語和定義。

3.1 礦井通風網(wǎng)絡 mine ventilation network

      表示礦井風路、風流方向、通風設施、通風動力裝置之間關聯(lián)關系的網(wǎng)絡。

3.2 風路 airflow branch

      有風流流經(jīng)的井筒、巷道、以及回采工作面等通風線路。

3.3 節(jié)點 node 

      兩條或兩條以上風路的交匯點。在同一條巷道中，將巷道斷面形狀、斷面積、支護方式、坡度的變化點也可稱之為節(jié)點。

3.4 回路 circuit

      通風網(wǎng)絡中若干條風路首尾相接構(gòu)成的閉合路徑。

3.5 通風網(wǎng)絡解算 ventilation network flow distribution 

      已知通風網(wǎng)絡中各風路的風阻及通風機特性曲線（或礦井總風量），計算各風路風量的過程。

3.6 固定風量風路 fixed air flux branch

      通風網(wǎng)絡解算時有風量期望值并且不參與迭代計算的風路。

3.7 自然分風 natural airflow distribution

      不含有固定風量風路的網(wǎng)絡解算，解算結(jié)果滿足節(jié)點風量平衡和回路阻力平衡定律。

3.8 按需分風 fixed airflow distribution

      含有固定風量風路的網(wǎng)絡解算，解算結(jié)果滿足節(jié)點風量平衡定律，而不一定滿足回路阻力平衡定律。

3.9 按需調(diào)節(jié) adjustment for fixed airflow distribution

      為使按需分風結(jié)果能夠滿足通風網(wǎng)絡節(jié)點風量平衡、回路阻力平衡而采取的增加、降低通風阻力或者改變通風動力的措施。

3.10 網(wǎng)絡半割集 half cut set of ventilation network

      通風網(wǎng)絡半割集是一個將通風網(wǎng)絡分成進風側(cè)和回風側(cè)兩部分，并使通風網(wǎng)絡失去連通性的最小風路的集合。

3.11 固定通風網(wǎng)絡半割集下的按需分風 fixed half cut set’s airflow distribution

      固定風量風路為一個通風網(wǎng)絡半割集的按需分風稱之為固定通風網(wǎng)絡半割集下的按需分風。

3.12 無理固定風量的風路 irrational fixed air flux branch

      由于固定風量風路的位置或者固定風量值不合理導致通風網(wǎng)絡解算結(jié)果不收斂的固定風量風路。

3.13 通風網(wǎng)絡拓撲關系 topology relationship of ventilation network

      通風網(wǎng)絡中滿足拓撲幾何學原理的風路、節(jié)點、構(gòu)筑物、通風動力裝置等各空間數(shù)據(jù)間的相互關系，即風路與節(jié)點的連接關系以及構(gòu)筑物、通風動力裝置等通風設施與風路的綁定關系。

4 基本功能

      通風網(wǎng)絡解算程序至少應具有如下功能：

      ——自然分風；

      ——按需分風；

      ——固定半割集下的按需分風；

      ——解算能力不受通風網(wǎng)絡風路數(shù)和節(jié)點數(shù)的限制；

      ——能夠自動檢測無理固定風量風路；

      ——模擬礦井自然風壓；

      ——程序操作應具有良好的人機交互功能。

5 數(shù)學模型

5.1 質(zhì)量守恒定律

5.1.1 狹義的質(zhì)量守恒定律（亦稱節(jié)點質(zhì)量守恒定律）

      在單位時間內(nèi)，任一節(jié)點流入和流出的風流質(zhì)量的代數(shù)和為零。習慣上取流入為正、流出為負，則節(jié)點質(zhì)量守恒定律可以寫成式(1)：

      式中：

      ρ_ij、ρ_ki----分別為風路(v_i,v_j)和風路(v_k,v_i)的風流密度，。

      q_ij、q_ki----分別為風路和的風量，；

      (v_i,v_j)----始節(jié)點為v_i，末節(jié)點為v_j的風路；

      (v_k,v_i)----始節(jié)點為vk，末節(jié)點為vi的風路；

      E⁺(v_i)----節(jié)點的流入風路集合；

      E^-(v_i)----節(jié)點的流出風路集合；

      V----是通風網(wǎng)絡的節(jié)點集合。

      當密度變化可以忽略不計時，式(1)可寫為(2)：

      即節(jié)點風量平衡定律。該定律表明：對通風網(wǎng)路中的任一節(jié)點，流進的風量等于流出的風量。

通風網(wǎng)絡中共有個節(jié)點，可以列出個節(jié)點風量平衡方程，個節(jié)點流量平衡方程的矩陣表示如式(3)：

      式中：

      b=(b_ij)為通風網(wǎng)絡的完全關聯(lián)矩陣；

      Q=(q₁,q₂,…,q_n)，為分支的流量矩陣，其排列次序與關聯(lián)矩陣一致，Q_T是Q的轉(zhuǎn)置

5.1.2 廣義質(zhì)量守恒定律

      單位時間內(nèi)，任一有向割集對應的風路流量的代數(shù)和等于0。割集風量平衡方程的矩陣表示如式（4）：

      式中：

      S=(S_ij)為有向割集矩陣及其元素值；s為割集數(shù)。

5.2 能量守恒定律

      在任一閉合回路上所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換的代數(shù)和為零。如式(5)

      式中：

      h_i----風路i的阻力；

      h^f_c----回路上的機械通風動力；

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